Messen von Staubemissionen – lässt sich auch das einfach bewerkstelligen?
Nachhaltiger Umweltschutz erfordert die Erkennung und genaue Messung von Staub- und Partikelemissionen. Erfahren Sie, wie innovative Messtechnologien von Endress+Hauser einen wertvollen Beitrag dazu leisten können.
In Kürze
- Wenn es um einen bestimmten Aspekt geht, dann wollen alle Messtechniker vor allem eins: Robuste Messgeräte, die präzise und schnelle Messungen liefern, und das mit hoher Verfügbarkeit. Mit einem umfassenden Produktportfolio, das von Geräten auf Basis sowohl von kontinuierlichen als auch diskontinuierlichen Messprinzipien bis hin zu Geräten zur Staubmessung in nassen Abgasen reicht, ist Endress+Hauser in der Lage selbst für die komplexesten Messaufgaben die richtige Lösung zu bieten.
- Je detaillierter die Beschreibung der jeweiligen Aufgabe ist, um so einfacher ist es, eine sichere und kostengünstige Messlösung bereitzustellen. Das gilt nicht nur für die anfänglichen Investitionskosten, sondern für die gesamte Gerätelebensdauer. Gleichgültig, um welche Anwendung es geht: trockene korrosive oder heiße Rauchgase, in der Prozesssteuerung zur Messung feuchter Emissionen, für geringste Staubkonzentrationen hinter Tuch- und Schlauchfiltern oder für hohe Staubkonzentrationen im Rohgas vor Elektrofiltern.
- Zum Schutz der Mitarbeiter muss in Fertigungshallen der in der Luft befindliche Feinstaub mit Partikelgrößen im unteren µm-Bereich überwacht werden. Staubmessgeräte von Endress+Hauser können sogar effektive und genaue Messungen der übermäßigen Staubentwicklung durch Schleifmaschinen in Steinbrüchen liefern.
Sieben Aspekte für die Auswahl des richtigen Messgeräts
Folgende Kriterien sind zu berücksichtigen, damit Staub- und Partikelkonzentrationen zuverlässig und exakt gemessen werden:
Sieben Aspekte für die Auswahl des richtigen Messgeräts
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Auswahl des Messorts
Ein entscheidender Faktor für zuverlässige und repräsentative Messergebnisse ist die Bestimmung des Messorts in der Anlage. Er kann die Messtechnologie und den langfristigen Betrieb des Messgeräts erheblich beeinflussen.
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Messstrecke
Müssen sehr kleine Kanäle, wie z. B. Messstrecken von 0,25 m, oder Schornsteine mit sehr großen Durchmessern von mehr als 12 m gemessen werden?
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Durchflussbedingungen
Welche Durchflussbedingungen herrschen am Messort vor: homogener Durchfluss oder turbulenter Durchfluss mit Konzentrationen von > 10 g/m3?
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Konzentrationen
Müssen sehr geringe Partikelkonzentrationen von < 1 mg/m3 oder mittlere bis sehr hohe Konzentrationen gemessen werden?
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Gaszusammensetzung
Welche Gaszusammensetzung hat das zu messende Medium – von Umgebungsluft bis hin zu aggressiven Medien?
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Partikeleigenschaften
Welche Partikeleigenschaften herrschen vor? Welche Partikel- oder Korngröße, Form, Farbe, Material oder Dicke liegt vor? Sind die Partikel klebrig oder abrasiv?
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Umgebungsbedingungen
Welche Umgebungsbedingungen gelten vor Ort? Wie hoch ist die Umgebungstemperatur? Welche Luftzusammensetzung herrscht vor? Ist die Luft salzhaltig oder enthält sie Feinstaub?
Wie wird Staub gemessen? Die verschiedenen Messprinzipien
Je nach Randbedingungen eignet sich Streulicht- oder Transmissionsmessung besser zur Erfassung von Staubkonzentrationen. Beim Transmissionsmessprinzip erfolgt die Messung anhand der Schwächung eines Lichtstrahls durch die Lichtabsorption der Partikel. Bei der Streulichtmessung wird das eingestrahlte Licht von den Partikeln im Gasgemisch gestreut und von einem empfindlichen Empfänger erfasst.
Transmissionsmesstechnik: Messung bei hohen Staubkonzentrationen und inhomogenen Medien
Die Transmissionsmesstechnik erfasst die Lichtschwächung durch Staubpartikel. Transmissions-Staubmessgeräte eignen sich besonders für mittlere bis hohe Staubkonzentrationen und große Gaskanaldurchmesser. Einsatzgebiete sind die Emissions- und Prozessüberwachung sowie die Raumluftüberwachung. Die Messgeräte messen über den gesamten Gaskanaldurchmesser, sodass sich Inhomogenitäten in der Partikelverteilung teilweise kompensieren. Daraus resultiert ein sehr repräsentatives Messergebnis. Die Geräte ragen nicht in den Gaskanal und haben so keinen direkten Kontakt zu aggressiven Prozessgasen.
Bestimmung der Staubkonzentration mithilfe der Transmissionsmesstechnik
Streulichtmesstechnik: Die richtige Wahl bei kleinen Staubkonzentrationen
Das Streulichtprinzip eignet sich aufgrund seiner hohen Empfindlichkeit besonders für niedrige Staubkonzentrationen – auch unter 1 mg/m³. Je nach systemspezifischen Erfordernissen und Partikeleigenschaften kommt dabei die Vorwärts- oder die Rückstreuung zum Einsatz.
In einigen Prozessen werden Abgase vor der Abgabe ins Freie in Wäschereinheiten gereinigt. Insbesondere bei feuchtem Staub ist eine zuverlässige Messung der Staubkonzentration schwierig. Herkömmliche Staubmessgeräte können nicht zwischen Staubpartikeln und Wassertropfen unterscheiden, was zu verzerrten Messwerten führt. Hier kann nur eins helfen: die Verwendung eines Bypass-Systems, um das Medium aus dem Schornstein zu extrahieren, zu trocknen und dann zu messen. Dies ist der Ansatz des extraktiven Streulicht-Staubmessgeräts FWE200DH. Das Gerät extrahiert permanent Rauchgas aus dem Schornstein, trocknet es innerhalb weniger Sekunden mithilfe eines Thermozyklons und erfasst besonders geringe Staubkonzentrationen präzise mithilfe der Vorwärtslichtstreuung auf.
In einigen Anwendungsbereichen, wie z. B. der Düngemittelindustrie, enthält das Kondensat, das sich im Probengas bildet, oftmals hohe Mengen an Kalk oder Salz und würde die Schläuche und Probengassonde nach einer gewissen Betriebszeit verstopfen. Varianten des FWE200DH mit Rückspülvorrichtungen reinigen den Kreislauf in regelmäßigen Abständen mit Luft oder Wasser und stellen so die hohe Verfügbarkeit unter schwierigen Messbedingungen sicher.
Das Staubmessgerät FWE200DH arbeitet als Bypass-System. Ein Teil des Gasstroms wird über eine Prüfgassonde aus dem Gaskanal abgesaugt und in einem Thermozyklon erhitzt, sodass Wassertropfen und Aerosole verdampfen.
Die richtige Lösung für unterschiedliche Messaufgaben
Neben der Auswahl der besten verfügbaren Technologien ist beim Erstellen einer erfolgreichen Messaufgabe eine ganze Reihe von Einflüssen und Anforderungen zu berücksichtigen:
Emissionsmessungen in trockenen und nassen Abgasen
Verbrennungsanlagen spielen in vielen industriellen Prozessen eine wichtige Rolle. In Entstaubungsanlagen werden kontinuierliche Messgeräte eingesetzt. Diese Anwendungen stellen sehr hohe Anforderungen an die Messgeräte, beispielsweise aufgrund der Zusammensetzung, Temperatur und des Feuchtegehalts der Abgase. Je nach Medium und Betriebsart der Anlage kann der Wasser- oder Säuretaupunkt unterschritten werden, was zu Korrosion der Messgerätekomponenten führen kann, die Kontakt mit dem Abgas haben. Aus diesem Grund müssen trockene und nasse Abgase mit hoher Genauigkeit gemessen werden – mit maximal möglicher Verfügbarkeit und geringem Wartungsaufwand.
Effiziente Überwachung von Elektrofiltern mit DUSTHUNTER T200
Sichere Filterüberwachung
Zur effizienten Kontrolle der Filterleistung und zur Funktionsüberwachung wird die Staubkonzentration direkt nach dem Filter kontinuierlich gemessen. Je empfindlicher und schneller ein Messgerät auf Änderungen in der Staubkonzentration reagieren kann, umso besser ist die Anlage ausgestattet, um arbeiten zu können, ohne dass Staub eindringt. DUSTHUNTER SP100 eignet sich ideal für diese Art von Anwendung, da er sehr einfach von einer Seite montiert werden kann. Das Sondendesign macht eine mechanische Anpassung und Ausrichtung bei einer partikelfreien Messdistanz unnötig.
Filterüberwachung synchron zur Entstaubung
Die frühzeitige Erkennung von Filterdefekten ist entscheidend, damit zulässige Emissionsgrenzwerte nicht überschritten werden. Braucht nur die defekte Filtertasche oder Gruppe von Taschen ausgetauscht zu werden, muss der genaue Ort des Defekts gefunden werden. Hierzu muss die Staubkonzentration synchron zur Entstaubung der Filtertaschen gemessen werden, sodass durch das Auftreten von Emissionsspitzen Filterdefekte erkannt werden können. Der DUSTHUNTER SP30 hat in zahlreichen Anwendungen bewiesen, dass er diese besondere Herausforderung meistern kann.
Gas- und Staubmessung: Festlegen von Grenzwerten für Explosionen
In den Be- und Verarbeitungsbereichen von Fertigungsanlagen werden immer mehr Anstrengungen unternommen, um die Effizienz zu steigern. Aus diesem Grund werden die Staubmessgeräte von Endress+Hauser nicht nur zu herkömmlichen Emissionsmessungen eingesetzt, sondern werden zunehmend auch in geschlossenen Systemen, Behältern, Tanks und Räumen montiert. Späne, Flusen, Pulver oder Staubpartikel können eine explosionsfähige Atmosphäre bilden, sei es in der Lebensmittelindustrie, in der Arzneimittelherstellung, in der Farbstoffindustrie oder bei der Verarbeitung von Holz oder Metall.
Um sicherzustellen, dass bei der Messung von Prozessgasen keine Zündquellen vorhanden sind, können nur explosionsgeschützte Messgeräte verwendet werden. Der DUSTHUNTER SP100 ist auch in Ausführungen erhältlich, die für die Ex-Zonen 2/22 oder 1/21 zugelassen sind.
DUSTHUNTER SP100 Geräteausführungen für Ex-Zonen 2/22 und 1/21
